Конструкция клепаных стыков

На фигуре, а показан заводской стык стенки клепаной балки, перекрытый накладками на всю высоту стенки с двух сторон; на фигуре, б и в показаны заводские стыки поясных уголков и поясного листа. Основное правило устройства стыка заключается в перекрытии его стыковым элементом, площадь сечения которого не меньше площади стыкуемого элемента. На фигуре, г показан пример монтажного стыка балки, пояс которой состоит из двух уголков и двух горизонтальных листов.


Стыки клепаных балок

Стыки клепаных балок


На фигуре, д показан монтажный ступенчатый стык горизонтальных листов, который применяется при многолистовом пакете.

Клепаный стык сварной балкиВ стыках необходимо назначать минимальный шаг заклепок (3/3,5d), чтобы не увеличивать вес стыковых элементов, но при этом следует учитывать заводские условия образования отверстий. Так, в случае применения кондукторного сверления монтажных отверстий шаг должен быть задан кратным устанавливаемому заводом модулю (30, 40 или 50 мм). Желательно, чтобы максимальные шаги поясных заклепок вне стыка были также кратными модулю.

При применении пробивки отверстий на многоштемпельных прессах необходимо соблюдать специальные требования1 например:

  1. шаг отверстий должен быть не менее 40 мм;
  2. минимальное расстояние между продольными рядами отверстий должно быть не менее 50 мм;
  3. количество групп отверстий в поперечных рядах не должно превышать четырех в соответствии с числом рукояток, включающих штемпели пресса, при любых их комбинациях;
  4. первые два шага от конца элемента следует назначать одинаковыми; при одновременном выполнении обрезки кромок в листах и проколки отверстий расстояние от кромки листа до первой продольной риски должно быть не менее 50 мм, до второй — не менее 100 мм;
  5. в стыковых уголках размером 130 X 130 и 150 X 150 мм отверстия следует располагать в один ряд по внешней риске;
  6. сбитых рисок на деталях не должно быть;
  7. в одной детали отверстия должны быть одного диаметра.

Разбивка отверстий при пробивке их на многоштемпельном прессе

Разбивка отверстий при пробивке их на многоштемпельном прессе


Клепаные стыки иногда применяют и при монтаже сварных балок. В этом случае стыки поясов и стенки осуществляют с помощью двусторонних накладок. Необходимо помнить, что отверстия для заклепок ослабляют сечение балки; поэтому желательно в сварных балках назначать клепаный монтажный стык не в месте максимального момента.

Расчет клепаных стыков

Стык каждого элемента, входящего в сечение клепаной балки, рассчитывается отдельно. Число заклепок, необходимое для перекрытия стыка горизонтальных листов и поясных уголков, определяется по площади элемента в предположении полного его использования в работе на сжатие или растяжение:

Формула (60.VI)

где n — число заклепок на полунакладке (с одной стороны стыка);

N — расчетное усилие, определяемое по площади сечения элемента.


К расчету стыка стенки на изгиб

К расчету стыка стенки на изгиб


Расчет клепаного стыка стенки, работающего на изгиб, производят в предположении, что внешний момент, приходящийся на стенку, уравновешивается суммой внутренних пар, образующихся из усилий, которые действуют по горизонтальным рядам заклепок на стыковой полунакладке с плечами, симметрично расположенными относительно нейтральной оси:

Формула

Так как все усилия Ni, могут быть выражены через максимальное усилие N1, а именно: N2 = N1(l2/l1), N3 = N1(l3/l1) и т. д. то получим

Формула

Отсюда максимальное усилие, действующее в крайнем, наиболее нагруженном ряду заклепок, будет равно

Формула (61.VI)

На одну заклепку будет действовать горизонтальное усилие

Формула

где m — число вертикальных рядов заклепок на полунакладке. Кроме момента, в стыке будет действовать поперечная сила

Q, которую предполагаем равномерно передающейся на все заклепки, расположенные на полунакладке. Тогда на одну крайнюю заклепку будет действовать вертикальная сила

 

Формула

где n — число заклепок на полунакладке.

Равнодействующее усилие, приходящееся на одну крайнюю заклепку, будет равно

Формула (62.VI)

где [N]закл — допускаемое усилие на одну заклепку.

Пример 10. Требуется рассчитать стык подобранной в примере 6 балки, расположенный в середине пролета. Расчетные данные: l = 12 м; q = 21,13 т/м; Ммакс = 382 тм; поперечная сила в середине пролета Q = 0.

Сечение балки состоит из вертикального листа (стенки) 1500 X 12 мм, поясных уголков 130 X 12 мм, с площадью поперечного сечения F = 30 см2 и горизонтальных листов 300 X 20 мм с площадью F = 60 см2. Коэффициенты условий работы m — mc — 1.

Решение. 1) Намечаем конструкцию стыка по фигуре и выбираем диаметр заклепок d — 23 мм.


Консирукция стыка

Консирукция стыка


Горизонтальный лист перекрывается двумя накладками, из которых одна расположена сверху, а другая снизу, в зазоре между стыковыми уголками и горизонтальным листом. Толщину каждой накладки назначаем равной толщине поясных уголков, т. е. δ = 12 мм, что в сумме дает 24 мм; это больше толщины горизонтального листа δ = 20 мм.

2) Определяем число заклепок, необходимых для перекрытия стыка горизонтальных листов.

Усилие, которое может воспринять горизонтальный лист:

Формула

Допускаемое усилие на одну заклепку:

из условия смятия по толщине 20 мм при сверленых отверстиях

Формула

из условия двойного среза

Формула

Таким образом, необходимое число заклепок на полунакладке будет равно

Формула

Размещаем заклепки в шахматном порядке.

3) Определяем число заклепок, необходимое, для перекрытия стыка уголка

Усилие, которое может воспринять один уголок (смотрите фигуры Сечения клепаных балок, а и Расположение заклепочных отверстий в поясе балки):

Формула

Усилие, которое может воспринять одна заклепка d = 23 мм, из условия одиночного среза

Формула

Необходимое число заклепок на уголке

Формула

Размещаем заклепки на горизонтальной и вертикальной полках уголка.

4) Производим расчет заклепок, соединяющих стыковые накладки со стенкой. Стыковые накладки принимаем толщиной σ = 12 мм, так как в противном случае нельзя будет наложить стыковой уголок.

Намечаем два вертикальных ряда заклепок, т. е. m = 2 (больше двух рядов на полунакладке назначать нежелательно; большее число рядов может быть допущено только в очень мощных балках).

Задаемся вертикальной разбивкой заклепок по фигуре выше.

На стенку балки действует момент

Формула

Определяем максимальное горизонтальное усилие, приходящееся на одну заклепку крайнего ряда:

Формула

где

lмакс = 130 см;

Формула

Допускаемое усилие на одну заклепку (из условия смятия)

Формула

Так как Q = 0, то S3 = Nмакc = 10900 кг < 11600 кг.

Таким образом, двух вертикальных рядов на полунакладке достаточно.

1 Н. П. Фролов, Заводское изготовление стальных конструкций, Госстройиздат, 1948. 

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Узлы сопряжений

Сопряжения разделяют по конструктивному признаку на опирание сверху и примыкание сбоку (шарнирное или жесткое). Примыкание сбоку может осуществляться либо в виде фланцевого соединения, либо при помощи столиков. Шарнирное сопряжение передает только опорную реакцию, а жесткое передает, кроме опорной реакции, еще и опорный момент. Опирание балок на колонны Примеры опирания балок на колонны показаны на фигуре….

Конструкция сварных стыков

На фигуре показаны стыки сварной составной балки. На фигуре, а показан заводской стык, у которого элементы поясов я стенки стыкуются вразбежку, а на фигуре, б — монтажный стык. Примененный здесь прямой стык стенки может быть устроен при ручной сварке и обычных способах контроля сварки в том сечении балки, где момент имеет значение Тогда напряжение в…